[논문]무주-설천 지역 변성암류의 지질구조: 옥천벨트와 영남육괴의 경계부 고찰

강지훈

doi:10.7854/jpsk.2019.28.1.25

무주-설천 지역 변성암류의 지질구조: 옥천벨트와 영남육괴의 경계부 고찰
Geological Structure of the Metamorphic Rocks in the Muju-Seolcheon Area, Korea: Consideration on the Boundary of Ogcheon Belt and Ryeongnam Massif 원문보기

암석학회지 = The journal of the petrological society of korea, v.28 no.1, 2019년, pp.25 - 38

초록
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옥천벨트와 영남육괴의 경계부에 위치하는 것으로 알려져 있는 무주-설천 지역은 시대미상 내지 선캠브리아기 변성암류[호상흑운모편마암, 변성퇴적암류(흑색천매암, 운모편암, 결정질석회암, 규암), 화강암질편마암, 각섬암], 중생대 퇴적암류와 화성암류로 구성되어 있다. 이 연구에서는 주요 변형된 암석구조의 기하학적 운동학적적 특성과 중첩된 변형구조들의 선후관계로부터 무주-설천 지역 변성암류의 변형단계별 구조적 특성을 규명하고, 기존에 보고된 연대학적, 지화학적, 구조지질학적 자료와 함께 옥천벨트와 영남육괴 사이의 경계 위치를 고찰하였다. 연구지역의 지질구조는 적어도 네 번의 변형단계(Dn-1, Dn, Dn+1, Dn+2 변형)를 걸쳐 형성되었다. Dn-1 변형은 광역엽리 Sn이 형성되기 이전에 발생하여 Fn 습곡에 의해 습곡되는 Sn-1 엽리를 형성시켰다. Dn 변형은 광역엽리 Sn을 형성시킨 변형작용이다. Sn 엽리는 변성암류의 대상 분포 방향과 일치하는 북동 방향으로 우세한 방향성을 보인다. Fn 습곡축이 신장선구조의 방향과 일치하는 A-형습곡 내지 칼집습곡은 결정질석회암에서 노두규모로 종종 관찰된다. Dn+1 변형은 광역엽리 Sn을 습곡시키는 변형작용으로 북북서~남북 방향의 압축응력 하에서 발생하여 동북동~동서 방향의 Fn+1 습곡을 형성시켰다. 광역엽리 Sn은 주로 Fn+1 습곡작용에 의해 재배열되어, 분산된 Sn 엽리의 극점배열의 파이-축의 방향성은 Fn+1 습곡축의 우세한 방향성과 거의 일치한다. Dn+2 변형은 Sn 엽리와 Sn+1 엽리를 습곡시키는 변형작용으로 동서 방향의 압축응력 하에서 발생하여 남북 방향의 Fn+2 개방습곡을 형성시켰다. 그리고 이러한 네 번의 변형작용은 무주-설천 지역의 옥천벨트와 영남육괴에서 모두 관찰되고, 무주-설천 지역에서 이들 지체구조구를 구분할 수 있는 구조적 특성과 차이점은 관찰할 수 없었다. 지화학적 자료와 연대학적 자료에 따르면, 무주-설천 지역 일대 변성암류의 형성시기 내지 변성시기는 중기~후기 고원생대이다. 이는 이 지역에서 산출되는 결정질석회암은 적어도 중기 고원생대 이전에 퇴적되었음을 지시하고, 이러한 퇴적시기는 최근에 보고된 옥천누층군의 지질시대(신원생대~후기 고생대)와 다르다. 따라서 지금까지의 연구결과를 고찰해 볼 때, 무주-설천 지역에서 결정질석회암을 포함하는 변성퇴적암류를 시대미상의 옥천층군으로 추정하여 설정된 옥천벨트와 영남육괴 사이의 지체구조구 구분은 재고될 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Muju-Seolcheon area, which is known to be located in the boundary of Ogcheon Belt and Ryeongnam Massif (OB-RM), consists of age unknown or Precambrian metamorphic rocks (MRs) [banded biotite gneiss, metasedimentary rocks (black phyllite, mica schist, crystalline limestone, quartzite), granitic gneiss, hornblendite], Mesozoic sedimentary and igneous rocks. In this paper are researched the structural characteristics of each deformation phase from the geometric and kinematic features and the developing sequence of multi-deformed rock structures of the MRs, and is considered the boundary location of OB-RM with the previous geochemical, radiometric, structure geological data. The geological structure of this area is at least formed through four phases (Dn-1, Dn, Dn+1, Dn+2) of deformation. The Dn-1 is the deformation which took place before the formation of Sn regional foliation and formed Sn-1 foliation folded by Fn fold. The Dn is that which formed the Sn regional foliation. The predominant Sn foliation shows a NE direction which matches the zonal distribution of MRs. A-type or sheath folds, in which the Fn fold axis is parallel to the direction of stretching lineation, are often observed in the crystalline limestone. The Dn+1 deformation, which folded the Sn foliation, took place under compression of NNW~NS direction and formed Fn+1 fold of ENE~EW trend. The Sn foliation is mainly rearranged by Fn+1 folding, and the ${\pi}$-axis of Sn foliation, which is dispersed, shows the nearly same direction as the predominant Fn+1 fold axis. The Dn+2 deformation, which folded the Sn and Sn+1 foliations, took place under compression of E-W direction, and formed open folds of N-S trend. And the four phases of deformation are recognized in all domains of the OB-RM, and the structural characteristics and differences to divide these tectonic provinces can not be observed in this area. According to the previous geochemical and radiometric data, the formation or metamorphic ages of the MRs in and around this area were Middle~Late Paleproterozoic. It suggests that the crystalline limestone was at least deposited before Middle Paleproterozoic. This deposition age is different in the geologic age of Ogcheon Supergroup which was recently reported as Neoproterozoic~Late Paleozoic. Therefore, the division of OB-RM tectonic provinces in this area, which regards the metasedimentary rocks containing crystalline limestone as age unknown Ogcheon Group, is in need of reconsideration.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. The locality of study area in the (a) tectonic map of Korea (1: 1,000,000) (KIGAM, 2001), (b) Daejon (left D) (Lee et al., 1996) and Andong (right A) (Hwang et al., 1996) sheets (1: 250,0000), and (c) Muju (left M) (Hong et al., 1980) and Seolcheon (right S) (Yun and Park, 1968) sheets (1: 50,000). For detailed explanation, see these sheets and map and https://mgeo.kigam.re.kr/map/geology. For reference, the boundary (bdy) of Ogcheon Belt (OB) and Ryeongnam Massif (RM) and the shear zones (SZ) on the 1: 250,000 and 1: 50,000 geological sheets modified after the 1: 1,000,000 tectonic map of Korea.
그림 Fig. 2. Geological map of the study area [modified from Yun and Park(1968) and Hong et al.(1980)].
그림 Fig. 3. Outcrop photographs of major rock structures deformed in the Dn-1 and Dn phases. (a) Fn fold folding Sn-1 foliation (No. 136: banded biotite gneiss). (b) Sn-1 foliation and FnAp refolded by Fn+1 fold (No. 137: banded biotite gneiss). (c) A-type Fn fold, (d) sheath Fn fold (arrow marks) (No. 113: crystalline limestone). Ap: fold axial plane, Ax: fold axis, Ln: stretching lineation. For detailed explanation and outcrop sites, see the text and Fig. 4a.
그림 Fig. 4. (a) Orientations of the Dn-1 and Dn structural elements. (b-e) Stereoplots of the (b) Dn-1 and (c-e) Dn [(c) all, (d) crystalline limestone, (e) non-crystalline limestone metamorphic rocks] structural elements. Lowerhemisphere equal-area projection, Numbers (110, 111, 113, 115, 122, 136, 137): outcrop sites. For detailed explanation, see the text.
그림 Fig. 5. Outcrop photographs of major rock structures deformed in the Dn+1 and Dn+2 phases in the crystalline limestone [(a-e) No. 111, (f) No. 113, (g) No. 110 outcrop sites]. (a) Whole photograph, and (b-e) partial enlarged photographs of (a) [(a) S-shaped asymmetric Fn+1 major fold folding the Sn regional foliation, (b, c) M-shaped symmetric and (d) Z-shaped asymmetric Fn+1 parasitic folds, (e) Sn foliation and Fn+1Ap refolded by Fn+2 fold]. (f) M-shaped symmetric Fn+1 fold. (g) Fn+2 fold folding the Sn foliation. Ap: fold axial plane. For detailed explanation and outcrop sites, see the text and Fig. 4a.
그림 Fig. 6. Outcrop photographs of major rock structures deformed in the Dn+1 phase in the non-crystalline limestone metamorphic rocks. (a) Whole photograph, (b) partial enlarged photographs of (a) (No. 115). (c) Fn+1 box fold (No. 122). For detailed explanation and outcrop sites, see the text and Fig. 4a.
그림 Fig. 8. Stereoplots of the Sn foliation dispersed by Fn+1 folding in the (a) No. 111 (crystalline limestone), (b) No. 113 (crystalline limestone), and (c) No. 115 (banded biotite gneiss) outcrop sites. (d) Stereoplots of the Sn foliation dispersed by Fn+2 folding in the No. 111 (crystalline limestone) outcrop site.
그림 Fig. 7. (a) Orientations of the Dn+1 and Dn+2 structural elements. Stereoplots of the (b) Dn+1 and (c) Dn+2 structural elements. Lower-hemisphere equal-area projection. For detailed explanation, see the text.

AI 본문요약
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제안 방법

Fn+1 습곡에 의해 분산된 Sn 엽리의 방향성 특성을 파악하기 위해 Fn+1 습곡이 탁월하게 발달하는 노두규모에서 Fn+1 습곡에 의해 습곡된 Sn 엽리의 방향성을 측정하였다. No.
무주-설천 지역 변성암류에 대한 변형단계별 구조요소를 연구한 결과, 이 지역의 지질구조는 적어도 네 번의 변형단계를 걸쳐 형성되었다. 따라서 이 논문에서는 편의상 광역엽리를 Sn이라고, Sn 광역엽리를 형성시킨 변형을 Dn 변형이라고 각각 표현하고, 상대적인 발생 순서에 따라 그 이전의 변형단계를 Dn-1 변형, 그 이후의 변형단계를 Dn+1 변형과 Dn+2 변형이라고 하여 무주-설천 지역 변성암류의 변형단계별 구조적 특성을 기재한다. 또한 무주-설천 지역에서 옥천벨트와 영남육괴 각각의 변형단계별 구조적 특성과 차이점을 고찰하기 위하여 이들 지체구조구의 경계 단층(KIGAM, 2001)의 북서부에 분포하는 소위 옥천층군의 결정질석회암(Hong et al.
따라서 이 연구에서는 무주-설천 지역 변성암류에서 관찰되는 주요 변형구조의 기하학적 · 운동학적 특성과 중첩된 변형구조들의 선후관계로부터 연구지역 변성암류의 변형단계별 구조적 특성을 규명하고, 이를 바탕으로 최근에 보고된 옥천누층군의 지질시대(e.g. Kang et al., 2012, 2017)와 무주-설천 지역을 중심으로 기존에 보고된 변성암류의 절대연령 자료와 지화학적 자료(Cheong and Na, 2008; Kim, J.M. et al., 2009; Kim, N.H. et al., 2009; Kim et al., 2012; Lee et al., 2005; Lee et al., 2010; Oh et al., 2013; Park, 1996)를 종합하여 무주-설천 지역에서 옥천벨트와 영남육괴 사이의 지체구조적 경계를 고찰해 보았다.
또한 무주-설천 지역에서 옥천벨트와 영남육괴 각각의 변형단계별 구조적 특성과 차이점을 고찰하기 위하여 이들 지체구조구의 경계 단층(KIGAM, 2001)의 북서부에 분포하는 소위 옥천층군의 결정질석회암(Hong et al., 1980; Lee et al., 1996)과 그 외 변성암류로 구분하여 각각의 변형단계별 구조적 특성을 분석·비교해 보았다.
, 1980)에서는 호상흑운모화강암의 상부에 위치하고 화강암질편마암에 관입되는 시대미상의 옥천층군 구성암류로 해석한 바가 있다. 즉 설천, 안동도폭에서는 각각 호상흑운모편마암의 하부와 상부에 위치하는 선캠브리아기 소백산편마암복합체의 편암류로 해석한 반면에 대전, 무주도폭에서는 호상흑운모편마암 상부에서 각각 화강암질편마암과 관계미상과 이에 관입되는 시대미상의 옥천층군으로 해석하였다. 그리고 1: 1,000,000 한국지체 구조도(KIGAM, 2001)는 후자의 해석을 수용하여 무주-설천 지역에서 옥천벨트와 영남육괴 사이의 경계를 호상흑운모편마암 내에 발달하는 북동 방향의 단층을 따라 설정한 것으로 추정된다(Fig.
, 1996)에서는 이 암석을 각각 선캠브리아기 소백산편마암복합체의 호상편마암과 흑운모편마암으로 기재하여 연구지역의 최고기층으로 설정한 바가 있다. 즉 연구지역이 포함된 이들 도폭의 조사자들은 공통적으로 이 암석을 준편마암류로 기재하였으며, 변성퇴적암류를 최고기층으로 하는 설천도폭을 제외하고는 이 암석을 모두 연구지역의 최고기층으로 해석하였다.

성능/효과

1. 무주-설천 지역의 지질구조는 적어도 네 번의 변형단계를 걸쳐 형성되었다. 첫 번째(Dn-1) 변형은 광역엽리 Sn이 형성되기 이전의 변형작용으로 옥천벨트와 영남육괴의 경계 단층의 북서부와 남동부 영역에서 모두 인지된다.
2. 최근까지 보고된 옥천누층군의 절대 및 화석 연대자료와 구조지질학적 자료를 종합해 보면, 옥천누층군의 지질시대는 중기~후기 신원생대에서 후기 고생대로 나타난다. 무주-설천 지역을 포함하는 영남육괴 중부와 영남육괴 북동부(소백산육괴)에서 변성암류에 대한 지화학적 자료와 지구연대학적 자료에 따르면, 무주-설천 일대에 산출되는 호상흑운모편마암류(2,026±230 Ma)와 결정질석회암(1,990±100 Ma) 그리고 이들을 관입하는 화강암질편마암(1,875±100 Ma)의 생성 내지 변성 시기는 중기~후기 고원생대로 나타난다.
광역엽리 Sn는 주로 Fn+1 습곡작용에 의해 재배열되었으며, Dn+1 변형은 Dn 변형과 같이 그 경계 단층의 북서부와 남동부 영역 구분 없이 광역적으로 발생하였다. 네 번째(Dn+2) 변형은 Sn과 Sn+1 엽리들을 습곡시키는 변형작용으로 동서 방향의 압축응력 하에서 발생하여 남북 방향의 Fn+2 습곡을 형성시켰다. 이러한 연구결과는 무주-설천 지역 변성암류에서 인지되는 네 번의 변형작용은 옥천벨트와 영남육괴 구분 없이 광역적으로 발생하였음을 지시한다.
7a, 7b). 노두규모에서 Fn+2 습곡에 의해 습곡된 Sn 엽리의 극점배열이 이 지역 전체에서 측정된 Sn+1 엽리의 극점배열과 유사하고, 이러한 Sn 엽리와 Sn+1 엽리의 극점배열로부터 인지된 파이-축의 방향성은 이 지역 전체의 Fn+2 습곡축의 방향성과 거의 일치함을 고려해 볼 때(Figs. 7b, 7c, 8d), 이 지역의 Sn 엽리와 Sn+1 엽리는 Dn+2 변형에 의해 재배열되었으며, 이 지역에서 Dn+2 변형은 Dn 변형, Dn+2 변형과 같이 광역적으로 발생하였음이 고찰된다. 그리고 이러한 연구결과는 변성암류에서 인지되는 네 번의 변형작용은 그 경계 단층의 북서부와 남동부 구분 없이 모든 영역에서 발생하였음을 지시한다.
첫 번째(Dn-1) 변형은 광역엽리 Sn이 형성되기 이전의 변형작용으로 옥천벨트와 영남육괴의 경계 단층의 북서부와 남동부 영역에서 모두 인지된다. 두 번째(Dn) 변형은 광역엽리 Sn 형성과 관련된 변형으로 Sn 엽리는 변성암류의 대상 분포 방향과 일치하는 북동 방향의 집중된 방향성을 보여주고, 그 이후의 변형작용에 의해 분산되어 있다. 분산된 Sn 엽리의 방향성은 그 경계 단층의 북서부과 남동부 영역의 변성암류에서 거의 동일하게 나타난다.
분산된 Sn 엽리의 방향성은 그 경계 단층의 북서부과 남동부 영역의 변성암류에서 거의 동일하게 나타난다. 세 번째(Dn+1) 변형은 광역엽리 Sn을 습곡시키는 변형작용으로 북북서~남북 방향의 압축응력 하에서 발생하여 동북동~동서 방향의 Fn+1 습곡을 형성시켰다. 광역엽리 Sn는 주로 Fn+1 습곡작용에 의해 재배열되었으며, Dn+1 변형은 Dn 변형과 같이 그 경계 단층의 북서부와 남동부 영역 구분 없이 광역적으로 발생하였다.
주요 변형된 암석구조의 기하학적·운동학적 특성과 중첩된 변형구조들의 선후관계로부터 무주-설천 지역 변성암류의 변형단계별 구조적 특성을 연구한 결과, 이 지역의 지질구조는 적어도 네 번의 변형단계를 걸쳐 형성되었음을 알게 되었다.
무주-설천 지역의 지질구조는 적어도 네 번의 변형단계를 걸쳐 형성되었다. 첫 번째(Dn-1) 변형은 광역엽리 Sn이 형성되기 이전의 변형작용으로 옥천벨트와 영남육괴의 경계 단층의 북서부와 남동부 영역에서 모두 인지된다. 두 번째(Dn) 변형은 광역엽리 Sn 형성과 관련된 변형으로 Sn 엽리는 변성암류의 대상 분포 방향과 일치하는 북동 방향의 집중된 방향성을 보여주고, 그 이후의 변형작용에 의해 분산되어 있다.

후속연구

(2012, 2017)의 옥천누층군 지질 시대와 다르다. 따라서 본 연구결과 무주-설천 지역에서 옥천벨트와 영남육괴를 구분할 수 있는 구조적 특 성과 차이점을 인지할 수 없고, 지금까지 언급된 옥천벨트와 영남육괴 변성암류에 대한 연대학적, 지화학적, 그리고 구조지질학적 자료를 종합해 볼 때 무주-설천 지역에서 결정질석회암을 포함하는 변성퇴적 암류를 옥천층군으로 추정하여 설정된 옥천벨트와 영남육괴 사이의 경계 위치는 재고되어야 하고, 이를 위해 추후 이 주변지역에 대한 보다 광역적이고 정밀한 지질학적 연구가 수행될 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	경기육괴와 옥천벨트 그리고 옥천벨트와 영남육괴 지체구 조구 사이의 경계가 명확하지 않은 이유는?	한반도의 주요 지체구조구는 북으로부터 경기육괴, 옥천벨트, 영남육괴, 경상분지 등으로 구분된다. 그러나 경기육괴와 옥천벨트 그리고 옥천벨트와 영남육괴의 경계부는 각각 광범위하게 분포하는 중생대 화성암류 그리고 시대미상 변성암류로 인해 이들 지체구 조구 사이의 경계는 아직까지 명확하지 않다.
	한반도의 주요 지체구조구는 어떻게 구분되는가?	한반도의 주요 지체구조구는 북으로부터 경기육괴, 옥천벨트, 영남육괴, 경상분지 등으로 구분된다. 그러나 경기육괴와 옥천벨트 그리고 옥천벨트와 영남육괴의 경계부는 각각 광범위하게 분포하는 중생대 화성암류 그리고 시대미상 변성암류로 인해 이들 지체구 조구 사이의 경계는 아직까지 명확하지 않다.
	무주-설천 일대에 산출되는 호상흑운모편마암류와 결정질석회암 그리고 이들을 관입하는 화강암질편마암의 생성 내지 변성 시기가 중기~후기 고원생대로 나타나는데, 이것은 무엇을 의미하는가?	, 2013)의 생성 내지 변성 시기는 중기~후기 고원생대로 나타난다. 이는 무주-설천 일대에 분포하는 편마암류와 결정질석회암은 적어도 중기 고원생대 이전에 생성 내지 퇴적(약 2,400~2,000 Ma)되었음을 의미한다. 그리고 결정질석 회암의 이러한 퇴적시기는 옥천누층군의 절대 및 화석 연대자료와 구조지질학적 자료를 바탕으로 최근 보고된 Kang et al.

참고문헌 (18)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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